Спосіб визначення технічного стану електродвигуна в процесі пуску

Реферат: Спосіб визначення технічного стану електродвигуна в процесі пуску полягає в тому, що порівнюють тривалість чергового пуску електродвигуна з тривалістю пуску справного електродвигуна. Вимірюють рівні струмів електродвигуна, визначають значення їх квадратів, формують часовий ряд часткових сум квадратів струмів, видаляють останнє значення часового ряду при надходженні чергового значення квадрата струму електродвигуна, зміщують на крок вперед вміст усіх елементів часового ряду, встановлюють на перше місце часового ряду знов виміряне значення квадрата струму і додають його до вмісту решти елементів часового ряду, змінюють припустимий час пуску електродвигуна пропорційно максимальному співвідношенню поточних значень часткових сум квадратів струмів до їх припустимих рівнів у часовому ряду, формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі живлення при перевищенні припустимого рівня суми квадратів струмів в будь-якому елементі часового ряду або при перевищенні припустимого часу розгону електродвигуна, продовжують формувати часовий ряд на період відключення електродвигуна від мережі живлення впродовж 3…4 постійних часу нагріву електродвигуна або до моменту обнуління всіх елементів часового ряду. UA 110787 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ЕЛЕКТРОДВИГУНА В ПРОЦЕСІ ПУСКУ UA 110787 U UA 110787 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, яка заявляється, належить до електротехніки і може бути використана для діагностики стану електродвигуна в процесі пуску в складі електроприводу та забезпечити тепловий захист. Відомо спосіб визначення технічного стану електродвигуна, в якому використовують вимірювання напруги, частоти, струму, потужності і проводять їх в режимі холостого ходу при сталому тепловому стані його частин. При цьому вимірюють лінійну напругу між всіма фазами, частоту мережі, лінійний струм статора в кожній фазі і споживану потужність. Недоліком відомого способу є те, що необхідність проведення ряду вимірювань не дає змоги використовувати спосіб для експрес-діагностики під час роботи [1]. Найбільш близьким до способу, який заявляється, є спосіб визначення технічного стану асинхронного двигуна в процесі пуску, який включає порівняння часу розгону електродвигуна з теоретичним або еталонним значенням справного двигуна. Недоліком способу є те, що не враховується залежність часу пуску електродвигуна від його температури, що не дає змоги використовувати спосіб для експрес діагностики під час роботи [2]. В основу корисної моделі поставлена задача розширення функціональних можливостей способу визначення технічного стану електродвигуна в процесі пуску шляхом зміни припустимого часу пуску електродвигуна за кожним черговим пуском в залежності від його температури. Температуру електродвигуна, наприклад після декількох пусків, визначають за допомогою простих вейвлет-перетворень часового ряду часткових сум квадратів струмів електродвигуна. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення технічного стану електродвигуна в процесі пуску, який полягає в тому, що порівнюють тривалість чергового пуску електродвигуна з тривалістю пуску справного електродвигуна, згідно з корисною моделлю, вимірюють рівні струмів електродвигуна, визначають значення їх квадратів, формують часовий ряд часткових сум квадратів струмів, видаляють останнє значення часового ряду при надходженні чергового значення квадрата струму електродвигуна, зміщують на крок вперед вміст усіх елементів часового ряду, встановлюють на перше місце часового ряду знов виміряне значення квадрата струму і додають його до вмісту решти елементів часового ряду, змінюють припустимий час пуску електродвигуна пропорційно максимальному співвідношенню поточних значень часткових сум квадратів струмів до їх припустимих рівнів у часовому ряду, формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі живлення при перевищенні припустимого рівня суми квадратів струмів в будь-якому елементі часового ряду або при перевищенні припустимого часу розгону електродвигуна, продовжують формувати часовий ряд на період відключення електродвигуна від мережі живлення впродовж 3…4 постійних часу нагріву електродвигуна або до моменту обнуління всіх елементів часового ряду. Відповідно до основного рівняння руху електроприводу, час розгону електродвигуна залежить від динамічного моменту, моменту інерції електромеханічного об'єкта, приведеного до вала електродвигуна, і швидкості, до якої електродвигун розганяється. Значення величини динамічного моменту залежить від значення пускового струму Іп, який в свою чергу залежить від температури електродвигуна. Пусковий струм Іп не нагрітого асинхронного електродвигуна складає приблизно Іп=7•Іном, а нагрітого - Іп=5•Іном. Чим вища температура електродвигуна при пуску, тим менше значення пускового струму і більший час його разгону. Діагностування та визначення технічного стану електродвигуна в процесі пуску здійснюють шляхом порівняння часу розгону електропривода електромеханічного об'єкта з еталонним значенням справного електродвигуна. Температуру нагріву електродвигуна визначають за допомогою його еквівалентного струму. Таким чином, забезпечують можливість проведення експрес діагностики при кожному пуску електродвигуна, що розширює функціональні можливості способу. Здійснюють спосіб наступним чином. При декількох пусках контролюють еквівалентні за тепловими витратами значення струмів електродвигуна, які визначають за певний проміжок часу. Якщо для контролю еквівалентного струму використовують короткі проміжки часу усереднення, наприклад секунди, то визначити технічний стан та захистити електродвигун від незначних (5…10 %) але тривалих струмових перевантажень неможливо. Якщо еквівалентні струми Iекві визначають на тривалому проміжку часу усереднення, наприклад сумірному з декількома тепловими сталими часу електродвигуна, то неможливо захистити його від перевантаження пусковими струмами. В даному способі контролюють квадрати еквівалентних струмів з часом усереднення від t до n  t , де t - час усереднення інформаційних точок часового ряду, n - число точок часового ряду. Вимірюють значення струмів електродвигуна за допомогою датчиків струму. Визначають n значення квадратів інформаційних точок, з яких формують часовий ряд часткових сум 1 I2 екві 1 UA 110787 U 5 10 15 квадратів струмів. При надходженні чергового значення інформаційної точки квадрата струму електродвигуна, видаляють останнє значення та переміщують на крок вперед вміст усіх елементів пам'яті часового ряду. На перше місце ставлять останнє значення визначеного квадрата струму і додають його до вмісту решти елементів часового ряду. При перевищенні припустимого рівня суми квадратів струмів в будь-якому елементі часового ряду формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі живлення. Довжину часового ряду вибирають завдовжки не менше ніж 3…4 постійних часу нагріву електродвигуна. Після відключення електродвигуна від мережі живлення продовжують формувати цей часовий ряд протягом 3…4 постійних часу його нагріву або до обнуління усіх елементів часового ряду. Таке рішення дає змогу визначити технічний стан електродвигуна в процесі пуску для значення температури електродвигуна перед його черговим пуском. Розраховують гранично припустимі значення часткових сум квадратів струмів в кожному елементі часового ряду, виходячи, наприклад, з рекомендацій для струмового захисту з n залежною витримкою часу. Гранично припустиме значення сум 1 I2 квадратів струмів і-того екві елемента часового ряду визначається за виразом 2 1 I2  n Iном (K / nt )  1 , екві n 20 25 30 35 40 45 де n - кількість доданків елемента часового ряду, Iном - номінальний струм електродвигуна, K - постійна, t - час усереднення інформаційних точок часового ряду кратний періоду дискретизації значень струму датчика струму. Порівнюють значення часткових сум квадратів струму в елементах часового ряду з їх гранично припустимими значеннями з врахуванням еталонних значень справного електродвигуна. При їх виході за межі хоча б в одному з елементів часового ряду формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі. Часові ряди з тривимірною інформацією (час, амплітуда сигналу, час усереднення) дозволяють непрямим методом визначити технічний стан електродвигуна в процесі пуску та контролювати теплове навантаження електродвигуна під час роботи і визначити необхідність відключення від мережі живлення. Таким чином контролюють весь діапазон припустимих перевантажень з урахуванням попереднього перед черговим пуском станом електродвигуна. Змінюють припустимий час пуску електродвигуна в залежності від його теплового стану на момент включення. При збільшенні температури електродвигуна припустимий час його пуску збільшують, при зменшенні - зменшують пропорційно максимальному значенню серед співвідношень фактичних часткових сум квадратів струмів до їх припустимих рівнів у часовому ряду. Формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі живлення при перевищенні суми квадратів струмів в будь-якому елементі часового ряду припустимого рівня або при перевищенні припустимого часу розгону електродвигуна. Спосіб дозволяє визначити технічний стан електродвигуна в процесі пуску та забезпечити тепловий захист електродвигуна і попередити його механічне пошкодження при використанні в складі електроприводу без застосування складних параметричних методів. Джерела інформації: 1. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин: учеб. для вузов / Г.К. Жерве. - 4-е изд., сокр. и перераб. - Л.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 354-359. 2. Патент РФ № 2485534, МПК G01R 31/34, Н02К 15/02. Способ определения технического состояния асинхронного двигателя в процессе пуска. Боннет В.В., Синельников Л.М., Логинов А.Ю. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия", 20.06.2013. № 13. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб визначення технічного стану електродвигуна в процесі пуску, який полягає в тому, що порівнюють тривалість чергового пуску електродвигуна з тривалістю пуску справного електродвигуна, який відрізняється тим, що вимірюють рівні струмів електродвигуна, визначають значення їх квадратів, формують часовий ряд часткових сум квадратів струмів, видаляють останнє значення часового ряду при надходженні чергового значення квадрата струму електродвигуна, зміщують на крок вперед вміст усіх елементів часового ряду, встановлюють на перше місце часового ряду знов виміряне значення квадрата струму і додають його до вмісту решти елементів часового ряду, змінюють припустимий час пуску електродвигуна пропорційно максимальному співвідношенню поточних значень часткових сум 2 UA 110787 U 5 квадратів струмів до їх припустимих рівнів у часовому ряду, формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі живлення при перевищенні припустимого рівня суми квадратів струмів в будь-якому елементі часового ряду або при перевищенні припустимого часу розгону електродвигуна, продовжують формувати часовий ряд на період відключення електродвигуна від мережі живлення впродовж 3…4 постійних часу нагріву електродвигуна або до моменту обнуління всіх елементів часового ряду. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3